本發(fā)明涉及根據(jù)專利權(quán)利要求1的光電元件。

該專利申請(qǐng)要求保護(hù)德國(guó)專利申請(qǐng)102015100029.6的優(yōu)先權(quán)，其公開(kāi)通過(guò)引用被并入在此。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)公開(kāi)了包括用于產(chǎn)生電磁輻射的有源區(qū)的光電元件，其中所述有源區(qū)包括通過(guò)阻擋層而彼此間隔開(kāi)的量子膜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目標(biāo)包括提供改進(jìn)的光電元件。

本發(fā)明的目標(biāo)通過(guò)根據(jù)專利權(quán)利要求1的元件來(lái)實(shí)現(xiàn)。

在從屬權(quán)利要求中規(guī)定另外的實(shí)施例。

描述的元件的優(yōu)點(diǎn)在于獲得量子膜用電子和空穴的更均勻填充的事實(shí)。作為結(jié)果，可以實(shí)現(xiàn)光波的更大的放大。此外，減少被未泵浦量子膜的吸收。作為結(jié)果，激光閾值下降，其中激光特性的斜率得到改進(jìn)。此外，存在操作電流中的減少并且光電元件的效率得到增加。這促進(jìn)更高的輸出功率和更長(zhǎng)的使用壽命。

這些優(yōu)點(diǎn)憑借著光電元件被配置有用于產(chǎn)生電磁輻射的有源區(qū)來(lái)獲得，其中所述有源區(qū)包括至少兩個(gè)量子膜，其中第一量子膜被布置在第一阻擋層與第二阻擋層之間，其中第二量子膜被布置在第二阻擋層與最后阻擋層之間，其中每個(gè)阻擋層包括能隙，其中第一阻擋層的和第二阻擋層的能隙彼此與第二阻擋層的和第三阻擋層的能隙不同地相關(guān)。

在另外的實(shí)施例中，第一阻擋層的能隙和第二阻擋層的能隙具有近似相等的大小，并且其中，特別地，最后阻擋層包括比第二阻擋層更大的能隙。這實(shí)現(xiàn)電光性質(zhì)中的進(jìn)一步改進(jìn)。

在另外的實(shí)施例中，第一阻擋層包括比第二阻擋層更大的能隙，其中第二阻擋層包括比最后阻擋層更小的能隙，并且其中第一阻擋層包括比最后阻擋層更小的能隙。這也實(shí)現(xiàn)光電性質(zhì)中的改進(jìn)。

在另外的實(shí)施例中，第二阻擋層包括比第一阻擋層和最后阻擋層更高的摻雜，并且其中，特別地，第一阻擋層包括比最后阻擋層更高的摻雜。這可以實(shí)現(xiàn)光電性質(zhì)中的進(jìn)一步改進(jìn)。

在另外的實(shí)施例中，第一阻擋層包括比第二阻擋層更大的能隙，其中第二阻擋層包括比最后阻擋層更小的能隙，并且其中第一阻擋層的能隙包括與最后阻擋層的能隙相同的大小或者大于最后阻擋層的能隙。這實(shí)現(xiàn)光電性質(zhì)中的改進(jìn)。

在另外的實(shí)施例中，第一阻擋層包括比第二阻擋層更小的能隙，其中第二阻擋層包括比最后阻擋層更小的能隙。這實(shí)現(xiàn)光電性質(zhì)中的改進(jìn)。

在另外的實(shí)施例中，第一阻擋層和/或第二阻擋層包括比最后阻擋層更高的摻雜，其中特別地，第一阻擋層的摻雜和第二阻擋層的摻雜具有近似相等的大小。這實(shí)現(xiàn)光電性質(zhì)中的進(jìn)一步改進(jìn)。

在另外的實(shí)施例中，第一阻擋層包括比第二阻擋層更小的能隙。

在另外的實(shí)施例中，第二阻擋層包括比最后阻擋層更小的能隙。

在另外的實(shí)施例中，第一阻擋層被布置在n接觸側(cè)處并且包括比第二阻擋層更小的能隙。第二阻擋層被布置在兩個(gè)量子膜之間。最后阻擋層被布置在鄰近于第二量子膜的p接觸側(cè)上。

在一個(gè)實(shí)施例中，第二阻擋層包括比第一阻擋層更小的能隙。這實(shí)現(xiàn)光電性質(zhì)中的改進(jìn)。

在另外的實(shí)施例中，第二阻擋層的能隙和最后阻擋層的能隙具有近似相等的大小。這也促進(jìn)良好的光電性質(zhì)。

在另外的實(shí)施例中，最后阻擋層包括等于或小于第二阻擋層的能隙。這實(shí)現(xiàn)光電性質(zhì)中的進(jìn)一步改進(jìn)。

在另外的實(shí)施例中，沿著阻擋層的厚度，阻擋層之內(nèi)的能隙被以階梯狀方式配置或者配置有增加的值。這可以實(shí)現(xiàn)光電性質(zhì)的進(jìn)一步優(yōu)化。

在另外的實(shí)施例中，沿著阻擋層的厚度，阻擋層之內(nèi)的能隙被以階梯狀方式配置或者配置有降低的值或增加的值。這可以實(shí)現(xiàn)光電性質(zhì)的進(jìn)一步改進(jìn)。

在另外的實(shí)施例中，第一阻擋層包括比第二阻擋層更小的電摻雜。這促進(jìn)光電性質(zhì)中的進(jìn)一步改進(jìn)。

在另外的實(shí)施例中，第二阻擋層包括比最后阻擋層更高的電摻雜。這也改進(jìn)元件的光電性質(zhì)。

在另外的實(shí)施例中，第一阻擋層包括等于或低于第二阻擋層的電摻雜。這也可以實(shí)現(xiàn)元件的光電性質(zhì)中的進(jìn)一步改進(jìn)。

在另外的實(shí)施例中，第二阻擋層包括高于或等于最后阻擋層的電摻雜。這可以實(shí)現(xiàn)光電性質(zhì)中的進(jìn)一步改進(jìn)。

在另外的實(shí)施例中，沿著阻擋層的厚度，阻擋層之內(nèi)的電摻雜被以階梯狀方式配置或者配置有增加的值。這可以促進(jìn)光電性質(zhì)的進(jìn)一步優(yōu)化。

在另外的實(shí)施例中，電摻雜被配置有相對(duì)于阻擋層的中心的中心對(duì)稱，形式為在阻擋層的邊緣區(qū)的方向上的降低曲線。這可以實(shí)現(xiàn)元件的光電性質(zhì)的進(jìn)一步優(yōu)化。

在另外的實(shí)施例中，第一阻擋層被布置在第一波導(dǎo)層與第一量子膜之間。此外，最后阻擋層被布置在第二量子膜與第二波導(dǎo)層之間。此外，第一波導(dǎo)層具有比第二波導(dǎo)層更小的能隙。這也實(shí)現(xiàn)光電性質(zhì)中的進(jìn)一步改進(jìn)。

在另外的實(shí)施例中，第一阻擋層包括比第二阻擋層更大的能隙，其中第二波導(dǎo)層包括比最后阻擋層更小的能隙。這也可以實(shí)現(xiàn)光電性質(zhì)中的進(jìn)一步改進(jìn)。

在另外的實(shí)施例中，第二阻擋層包括比第一阻擋層和/或最后阻擋層更大的厚度。這也可以實(shí)現(xiàn)光電性質(zhì)中的進(jìn)一步改進(jìn)。

在另外的實(shí)施例中，在第二量子膜與最后阻擋層之間設(shè)置至少一個(gè)另外的量子膜。在第二量子膜與另外的量子膜之間設(shè)置另外的第二阻擋層。最后阻擋層鄰接所述另外的量子膜。以這種方式，具有多個(gè)量子膜的有源區(qū)也可以包括改進(jìn)的光電性質(zhì)。

所述另外的第二阻擋層可以根據(jù)第二阻擋層或者根據(jù)最后阻擋層來(lái)配置。此外，所述另外的第二阻擋層可以包括位于第二阻擋層的值與最后阻擋層的值之間的關(guān)于能隙和/或電摻雜的值。

此外，多個(gè)第二阻擋層可以取決于選擇的實(shí)施例來(lái)提供，所述多個(gè)第二阻擋層根據(jù)第二阻擋層或最后阻擋層來(lái)配置，或者所述多個(gè)第二阻擋層包括位于第二阻擋層的值與最后阻擋層的值之間的關(guān)于能隙和/或電摻雜的值。

附圖說(shuō)明

結(jié)合示例性實(shí)施例的下面的描述，以上描述的本發(fā)明的性質(zhì)、特征和優(yōu)點(diǎn)以及實(shí)現(xiàn)它們所用的方式變得更清楚并且可更容易理解，結(jié)合附圖來(lái)更詳細(xì)地解釋所述示例性實(shí)施例。

圖1至6示出包括兩個(gè)量子膜的光電元件的各種實(shí)施例，其中所述元件的至少一部分由ingan材料體系形成，其中繪制隨著光電元件的厚度的銦濃度和電摻雜。

圖7和8示出包括兩個(gè)量子膜的光電元件的另外的實(shí)施例，其中所述元件的至少一部分由ingaaln材料體系形成，并且其中繪制隨著光電元件的部分的厚度的銦濃度和鋁濃度以及電摻雜。

圖9示出光電元件的另外的實(shí)施例。

圖10示出包括三個(gè)量子膜的光電元件的銦溶度和電摻雜的曲線的示意性圖示。

圖11至15示出包括兩個(gè)量子膜的光電元件的另外的實(shí)施例。

圖16示出光電元件的部分區(qū)段的另外的實(shí)施例，其中第一阻擋層的能隙和第二阻擋層的能隙具有近似相等的大小。

圖17示出元件的另外的實(shí)施例，其中第二阻擋層包括比第一阻擋層和最后阻擋層更小的能隙。

圖18示出光電元件的另外的實(shí)施例，其中第一阻擋層的摻雜和第二阻擋層的摻雜具有近似相等的大小。

圖19示出光電元件的另外的實(shí)施例，其中最后阻擋部包括比第二阻擋部更小的能隙，并且第二阻擋部包括比第一阻擋部更小的能隙。

具體實(shí)施方式

以下解釋涉及至少部分由半導(dǎo)體材料構(gòu)成的光電元件。以下描述針對(duì)ingan和ingaaln材料體系的示例。然而，描述的光電元件的優(yōu)點(diǎn)不限于這些材料體系；相反，它們還可以使用其他半導(dǎo)體材料來(lái)實(shí)現(xiàn)。由實(shí)線描繪銦濃度或鋁濃度8。以虛線的形式描繪正或負(fù)電摻雜9。

圖1示出光電元件的層結(jié)構(gòu)的部分區(qū)段的示意性圖示，所述光電元件特別地被配置為半導(dǎo)體激光器或半導(dǎo)體二極管。所述元件的描繪的部分區(qū)段由ingan材料體系形成，其中in含量隨著所述元件的厚度變化。

隨著層結(jié)構(gòu)的厚度，圖1通過(guò)實(shí)線規(guī)定in含量的濃度8，并且通過(guò)虛線來(lái)規(guī)定電摻雜9的濃度。in含量被規(guī)定為百分?jǐn)?shù)，并且電摻雜被以單位1×10¹⁸/cm³來(lái)規(guī)定。在ingan或alingan材料體系中，用例如硅來(lái)獲得負(fù)電摻雜。在ingan或alingan材料體系中，用例如鎂來(lái)獲得正電摻雜。ingan材料體系的價(jià)帶和導(dǎo)帶之間的能隙隨著增加銦含量而變得更小。alingan材料體系的價(jià)帶和導(dǎo)帶之間的能隙隨著增加鋁含量而變得更大。

層結(jié)構(gòu)的圖示被示意性地復(fù)制；即，另外的或附加的層可以提供在各個(gè)描繪的層之間。此外，僅描繪光電元件的區(qū)段，并且因此另外的層可以提供在描繪的層序列的兩側(cè)上。這些解釋也涉及另外的圖2至19。

光電元件包括第一波導(dǎo)層1。第一波導(dǎo)層1被布置在n接觸側(cè)上。第一阻擋層2跟隨在第一波導(dǎo)層1之后。第一量子膜3跟隨第一阻擋層2。第二阻擋層4跟隨第一量子膜3。第二量子膜5跟隨第二阻擋層4。最后阻擋層6跟隨第二量子膜5。第二波導(dǎo)層7，其被布置在p側(cè)上，跟隨最后阻擋層6。取決于選擇的實(shí)施例，描繪的層可以直接彼此鄰接，或者另外的層也可以布置在描繪的層之間。隨著光電元件的層厚度d來(lái)繪制層，其中層相對(duì)于彼此的厚度不按真實(shí)比例描繪。此外，以使得生長(zhǎng)方向（層以其在彼此上生長(zhǎng)）從第一波導(dǎo)層1在第二波導(dǎo)層7的方向上延伸這樣的方式來(lái)布置層。

本發(fā)明的概念包括以使得至少兩個(gè)量子膜3、5更均勻地填充有電子和空穴這樣的方式來(lái)不對(duì)稱地設(shè)計(jì)有源區(qū)，即有源區(qū)的阻擋層2、4、6。通過(guò)用電子和空穴對(duì)量子膜的更均勻填充來(lái)促進(jìn)光波的更高的放大，其中減少被未泵浦量子膜的吸收。作為結(jié)果，實(shí)現(xiàn)激光閾值的降低和激光特性的斜率的改進(jìn)。此外，減少操作電流并且增加光電元件的效率。此外，更高的輸出功率是可能的，同時(shí)有使用壽命的延伸。第一阻擋層2可以具有低電摻雜至無(wú)摻雜。此處，例如，第一阻擋層2的電摻雜可以小于6×10¹⁸/cm³，例如小于2×10¹⁸/cm³，或者小于1×10¹⁸/cm³。此外，第一阻擋層2可以具有小的能隙，即高銦濃度，例如位于3與20%之間，優(yōu)選地位于5與12%之間，特別優(yōu)選地位于7與10%之間。此外，第一阻擋層2的厚度可以位于0.5nm與20nm之間（例如，2nm與15nm之間）的范圍內(nèi)。此外，第一阻擋層的厚度也可以位于4nm與10nm之間。

第二阻擋層4，其布置在兩個(gè)量子膜3、5之間，可以同樣地具有高電摻雜。此處，電摻雜可以位于1×10¹⁸/cm³與3×10¹⁹/cm³之間。此外，電摻雜可以位于4與20×10¹⁸/cm³之間。特別優(yōu)選地，第二阻擋部4的電摻雜可以位于5與10×10¹⁸/cm³之間。第二阻擋部4可以具有比第一阻擋部2更大的能隙，即更少的銦。此外，第二阻擋部4可以具有甚至更大的能隙，即小到?jīng)]有銦。作為示例，第二阻擋層4的銦含量位于6%以下，優(yōu)選地位于3%以下，特別優(yōu)選地位于0.5%以下。此外，甚至根本沒(méi)有銦可以存在于第二阻擋層4中。

取決于多高的銦含量在對(duì)應(yīng)阻擋層中，第一阻擋層2、第二阻擋層4和最后阻擋層6由氮化銦鎵或氮化鎵形成。第二阻擋層4可以具有在0.5nm與20nm之間，優(yōu)選地在4nm與15nm之間，特別優(yōu)選地在6nm與11nm之間的范圍內(nèi)的厚度。

在最后阻擋層6中，電摻雜可以在小于2×10¹⁹/cm³，優(yōu)選地小于4×10¹⁸/cm³，特別優(yōu)選地小于1×10¹⁸/cm³的區(qū)中，或者最后阻擋層可以未摻雜。此外，最后阻擋層6具有大的能隙，即小到?jīng)]有銦，其中銦濃度可以位于6%以下，優(yōu)選地3%以下，特別優(yōu)選地5%，以及低至0%，使得最后阻擋層6可以由氮化鎵構(gòu)造而成。最后阻擋層6的厚度可以位于在0.5nm與20nm之間，優(yōu)選地在4nm與12nm之間，特別優(yōu)選地在6nm與10nm之間的范圍內(nèi)。

第一阻擋層2、第二阻擋層4和最后阻擋層6的電摻雜是n導(dǎo)電，其中例如硅、氧或鍺可以用作摻雜劑。良好的光電性質(zhì)憑借著以下來(lái)實(shí)現(xiàn)：第一阻擋層2包括相對(duì)低的能隙即相對(duì)高的銦濃度，其中第二阻擋層4和最后阻擋層6包括較大能隙，即較低的銦濃度或零銦濃度。此外，第一阻擋層2的電摻雜可以等于或小于第二阻擋層4的電摻雜。此外，第三阻擋層包括小于第二阻擋層和/或第一阻擋層的電摻雜的電摻雜。此外，第二阻擋層4在厚度方面可以具有比第一阻擋層2更大的配置。如果設(shè)置多于兩個(gè)量子膜3、4，則可以以依賴于選擇的實(shí)施例的方式根據(jù)第二阻擋層4來(lái)配置附加阻擋層。

此外，相對(duì)于銦濃度、電摻雜、層厚度和/或相對(duì)于鋁濃度，可以根據(jù)在第二阻擋層4和最后阻擋層6的對(duì)應(yīng)值之間的值來(lái)配置另外的阻擋層。

第一波導(dǎo)層1不包括銦。作為示例，第一阻擋層2包括在10%的區(qū)中的銦濃度。第一量子膜3包括在20%的區(qū)中的銦濃度。第二阻擋層4包括位于5%的區(qū)中的銦濃度。第二量子膜5包括位于20%的區(qū)中的銦濃度。最后阻擋層6包括位于2至4%的范圍內(nèi)的銦濃度。第二波導(dǎo)層7包括為零的銦濃度。第一波導(dǎo)層1包括位于2×10¹⁸/cm³的區(qū)中的電摻雜。第一阻擋層2包括位于5×10¹⁸/cm³的區(qū)中的電摻雜。第一量子膜3不包括電摻雜。第二阻擋層4包括位于5×10¹⁸/cm³的區(qū)中的電摻雜。第二量子膜5不包括電摻雜。最后阻擋層6不包括電摻雜。第二波導(dǎo)層7同樣地未摻雜。由于與在p側(cè)上的勢(shì)壘的銦濃度相比較，n側(cè)上的較高銦濃度，而實(shí)現(xiàn)電荷載流子到量子膜3、5中的改進(jìn)的注入。特別地，所述注入更均勻。

圖2示出與圖1相同的層結(jié)構(gòu)，然而其中，第一波導(dǎo)層1與圖1的層結(jié)構(gòu)形成對(duì)比，包括在4%的區(qū)中的銦濃度8。此外，最后阻擋層6包括位于0%的區(qū)中的銦濃度8。此外，第二波導(dǎo)層7包括位于4%的區(qū)中的銦濃度8。使用實(shí)線描繪銦濃度8。以虛線的形式描繪電摻雜9。通過(guò)供給銦或者通過(guò)第一波導(dǎo)層1和第二波導(dǎo)層7以氮化銦鎵的形式的配置實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的波導(dǎo)。另外的層包括根據(jù)圖1的對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)和電摻雜。

由于相比于第二阻擋層4和第三阻擋層6在第一阻擋層1中的更小能隙（即，更高的銦濃度），在該實(shí)施例中也實(shí)現(xiàn)到第一量子膜3中和到第二量子膜5中的改進(jìn)的電荷載流子注入，特別地電荷載流子的更均勻注入。

圖3示出光電元件的另外的實(shí)施例，其中根據(jù)圖1和2配置各層的電摻雜9，然而其中第一波導(dǎo)層1相比于圖2包括在2%的區(qū)中的銦濃度。此外，第二阻擋層4不包括銦。同樣地，最后阻擋層6不包括銦。第一阻擋層2的銦濃度8位于8%的區(qū)中。此外，第二波導(dǎo)層7的銦濃度8同樣地位于2%的區(qū)中。在該實(shí)施例中，第一阻擋層2由氮化銦鎵形成，并且第二阻擋層4和最后阻擋層6由氮化鎵形成。這也實(shí)現(xiàn)電荷載流子到量子膜3、5中的改進(jìn)注入或更均勻的注入。由于使波導(dǎo)部1、7配置有氮化銦鎵，所以促進(jìn)改進(jìn)的光學(xué)模式的波導(dǎo)。

圖4示出光電元件的另外的實(shí)施例，其中根據(jù)圖3配置第一阻擋層2、第一量子膜3、第二阻擋層4和最后阻擋層6的銦濃度8。與圖3形成對(duì)比，第一波導(dǎo)層1和第二波導(dǎo)層7不包括銦。此外，電摻雜9相對(duì)于圖3的實(shí)施例包括針對(duì)第一阻擋層的更低配置并且位于2至3×10¹⁸/cm³的區(qū)中。此外，第二阻擋層4的摻雜9位于5-6×10¹⁸/cm³。因此，較低摻雜存在于第一阻擋層2中，其中第二阻擋層4包括較高或高的摻雜。這實(shí)現(xiàn)在量子膜3、5之間的改進(jìn)的電荷載流子分布。

圖5示出光電元件的實(shí)施例，其基本上對(duì)應(yīng)于圖4的實(shí)施例，然而其中，第一波導(dǎo)層1和第二波導(dǎo)層7與圖4的實(shí)施例形成對(duì)比，被配置有氮化銦鎵，其中第一波導(dǎo)層中的銦濃度8位于4%的區(qū)中，并且第二波導(dǎo)層7的銦濃度8同樣地位于4%的區(qū)中。第一波導(dǎo)層1和第二波導(dǎo)層7的電摻雜9對(duì)應(yīng)于圖4的實(shí)施例的電摻雜9。此外，第二阻擋層4的電摻雜9比在圖4的實(shí)施例中更高并且位于8×10¹⁸/cm³的區(qū)中。此外，在2×10¹⁸/cm³的區(qū)中的第一阻擋層2的低電摻雜9再一次存在，其中第二阻擋層4包括在8×10¹⁸/cm³的區(qū)中的非常高的電摻雜。作為結(jié)果，實(shí)現(xiàn)在量子膜3、5之間的電荷載流子分布中的進(jìn)一步改進(jìn)。

圖6示出光電元件的另外的實(shí)施例，其中第一阻擋層2包括低電摻雜或者不包括電摻雜9。電摻雜位于1×10¹⁸/cm³以下。第二阻擋層4的電摻雜位于比7×10¹⁸/cm³更高處。在描繪的示例中，第二阻擋層4的電摻雜9位于8×10¹⁸/cm³的區(qū)中。第一波導(dǎo)層1和第二波導(dǎo)層7被配置有氮化銦鎵并且包括在2%的區(qū)中的銦濃度8。此外，第二阻擋層4具有比第一阻擋層2和/或最后阻擋層6更厚的配置。作為示例，第二阻擋層4可以包括比第一阻擋層和/或最后阻擋層厚5%，優(yōu)選地厚10%，特別地厚20%或更多的厚度。以這種方式實(shí)現(xiàn)元件的改進(jìn)的高溫度性質(zhì)。

圖7示出光電元件的示意性圖示，所述光電元件在描繪的部分區(qū)段中由alingan材料體系構(gòu)造而成，其中各個(gè)層包括銦和/或鋁。以使得如下這樣的方式來(lái)描繪銦或鋁濃度：通過(guò)實(shí)線8，從值0繼續(xù)在向上的方向上描繪銦含量，并且從值0繼續(xù)在向下的方向上描繪鋁含量。此外，規(guī)定針對(duì)各個(gè)層的電摻雜9。

第一阻擋層2包括在10%的區(qū)中的高銦濃度。第二阻擋層4和最后阻擋層6包括在2.5%的區(qū)中的鋁濃度。那就是說(shuō)，第二阻擋層4和最后阻擋層6由氮化鋁鎵形成。這實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的電荷載流子注入。第一波導(dǎo)層1不包括銦并且由氮化鎵構(gòu)成。第一量子膜3包括在20%的區(qū)中的銦濃度。第二量子膜5包括在20%的區(qū)中的銦濃度。第二波導(dǎo)層7不包括鋁也不包括銦。第一波導(dǎo)層包括在3×10¹⁸/cm³的區(qū)中的摻雜。第一阻擋層和第一量子膜3事實(shí)上不具有電摻雜。第二阻擋層4包括在6×10¹⁸/cm³的區(qū)中的摻雜。第二量子膜5、最后阻擋層6和第二波導(dǎo)層7具有低電摻雜或者不具有電摻雜。

圖8示出光電元件的另外的實(shí)施例，所述光電元件在描繪的部分區(qū)段中由alingan材料體系形成，其中第一波導(dǎo)層1由氮化鋁鎵構(gòu)成并且包括20%鋁濃度。第一阻擋層2同樣地由氮化鋁鎵構(gòu)成并且包括10%鋁濃度。第一量子膜3由氮化鎵形成。第二量子膜5同樣地由氮化鎵形成。第二阻擋層4包括氮化鋁鎵，其中鋁含量位于20%的區(qū)中。最后阻擋層6同樣地包括氮化鋁鎵，其中鋁含量位于20%處。第二波導(dǎo)層7同樣地包括氮化鋁鎵，其中鋁含量位于19%的區(qū)中。第一波導(dǎo)層1包括在8×10¹⁸/cm³的區(qū)中的電摻雜。第一阻擋層2具有位于1×10¹⁸/cm³或更少的區(qū)中的低摻雜。第一量子膜3和第二量子膜5基本上不具有電摻雜。第二阻擋層4包括位于10×10¹⁸/cm³的區(qū)中的電摻雜。最后阻擋層6和第二波導(dǎo)層7具有低電摻雜或者不具有電摻雜。作為示例，該實(shí)施例適合于用氮化鎵量子膜配置紫外半導(dǎo)體激光器。n側(cè)第一阻擋層2包括很少鋁；第二阻擋層4和最后阻擋層6包括較高鋁濃度。這促進(jìn)在第一量子膜中以及在第二量子膜中的改進(jìn)的電荷載流子注入，特別地均勻的電荷載流子注入。此外，通過(guò)低至無(wú)第一阻擋層2的摻雜并且通過(guò)在第二阻擋層4中的高摻雜來(lái)實(shí)現(xiàn)在量子膜3、5中的改進(jìn)的電荷載流子分布。

圖9示出光電元件的另外的實(shí)施例，其例如適合于用氮化銦鎵勢(shì)壘配置綠色半導(dǎo)體激光器。第一波導(dǎo)層1包括氮化銦鎵，其中銦含量位于5%的區(qū)中。第一阻擋層2包括氮化銦鎵，其中銦含量位于15%處。第一量子膜3包括氮化銦鎵，其中銦含量位于30%處。第二阻擋層4包括氮化銦鎵，其中銦含量位于5%處。第二量子膜5包括氮化銦鎵，其中銦含量位于30%處。最后阻擋層6包括氮化銦鎵，其中銦含量位于5%處。第二波導(dǎo)層7包括氮化銦鎵，其中銦含量位于6%處。此外，第一波導(dǎo)層1包括在3×10¹⁸/cm³的區(qū)中的電摻雜，第一阻擋層2包括低摻雜或者不包括摻雜，就像第一量子膜3那樣。第二阻擋層4包括在7×10¹⁸/cm³的區(qū)中的電摻雜。第二量子膜5、最后阻擋層6和第二波導(dǎo)層7具有低電摻雜或者不具有電摻雜。由于用高銦含量配置n側(cè)第一阻擋層2并且用具有比第一阻擋層2更低的銦含量的氮化銦鎵配置中心阻擋層4和最后阻擋層6，促進(jìn)了改進(jìn)的電荷載流子注入。此外，第一阻擋層2的低至沒(méi)有摻雜和第二阻擋層4的較高至高摻雜確保在量子膜3、5之間的改進(jìn)的電荷載流子分布。

圖10示出光電元件的另外的實(shí)施例，所述光電元件基本上具有與圖9的實(shí)施例相同的配置，然而其中設(shè)置另外的、第二阻擋層10和第三量子膜11。另外的第二阻擋層10被布置在第二量子膜5與第三量子膜11之間。最后阻擋層6跟隨第三量子膜11。另外的第二阻擋層10包括與第二阻擋層4基本上相同的配置。取決于選擇的實(shí)施例，另外的第二阻擋層10也可以具有與第二阻擋層4不同的配置。關(guān)于銦濃度和/或鋁濃度和/或電摻雜，另外的第二阻擋層10可以包括像第二阻擋層4那樣的值或在第二阻擋層4的值與最后阻擋層6的值之間的值。第一波導(dǎo)層1的銦含量位于1%的區(qū)中，就像第二波導(dǎo)層7的銦含量那樣。第一阻擋層2的銦含量位于10%的區(qū)中。第二阻擋層4、另外的第二阻擋層10以及最后阻擋層6的銦含量位于0%的區(qū)中。用大量銦配置n側(cè)第一阻擋層2并且用很少銦（特別地，僅用氮化鎵）配置剩余阻擋層確保改進(jìn)的電荷載流子注入。此外，第一阻擋層2的低至沒(méi)有摻雜和第二阻擋層4和另外的第二阻擋層10的較高（特別地，高）摻雜獲得在量子膜3、5、11之間的改進(jìn)的電荷載流子分布。用氮化銦鎵配置第一波導(dǎo)層和第二波導(dǎo)層確保改進(jìn)的波導(dǎo)。

根據(jù)圖10的對(duì)應(yīng)布置也可以包括多于三個(gè)量子膜和另外的第二阻擋層。此處，另外的第二阻擋層可以根據(jù)另外的第二阻擋層10來(lái)配置。

圖11示出另外的實(shí)施例，其中第一波導(dǎo)層1包括在1%的區(qū)中的銦濃度8，第一阻擋層2包括在9%的區(qū)中的銦濃度，第一量子膜3包括在20%的區(qū)中的銦濃度，第二阻擋層4包括0%的銦濃度，第二量子膜5包括20%的銦濃度，最后阻擋層6包括0%的銦濃度，并且第二波導(dǎo)層7包括1%的銦濃度。此外，第一波導(dǎo)層1包括在3×10¹⁸/cm³的區(qū)中的電摻雜8，并且第一量子膜3、第二量子膜5、最后阻擋層6和第二波導(dǎo)層7包括低電摻雜8或者不包括電摻雜8。此外，第一阻擋層2包括在2×10¹⁸/cm³的區(qū)中的電摻雜，其中電摻雜相對(duì)于第一阻擋層2的中心而中心對(duì)稱布置，并且在離第一阻擋層2的邊緣區(qū)的預(yù)定距離處落入值0。第二阻擋層4包括在8×10¹⁸/cm³的區(qū)中的摻雜。

在該實(shí)施例中，第二阻擋層4中的電摻雜相對(duì)于第二阻擋層4的中心而中心對(duì)稱布置，其中電摻雜在離第二阻擋層4的邊緣區(qū)的設(shè)定距離處落入值0。代替電摻雜中的階梯狀下降，也可以設(shè)置針對(duì)電摻雜在第一阻擋層2或第二阻擋層4的邊緣區(qū)的方向上的降低的曲線。通過(guò)將n側(cè)第一阻擋層2配置有高銦濃度并且將第二阻擋層4和最后阻擋層6配置有氮化鎵來(lái)獲得改進(jìn)的電荷載流子注入。此外，關(guān)于摻雜的中心對(duì)稱曲線分布，第一阻擋層2的低至沒(méi)有摻雜，第二阻擋層4的高摻雜確保改進(jìn)的電荷載流子分布。此外，第二阻擋層4可以包括比第一阻擋層和/或最后阻擋層6更大的厚度。這促進(jìn)元件的改進(jìn)的高溫度性質(zhì)。

圖12示出光電元件的另外的實(shí)施例。第一波導(dǎo)層1包括在1%的區(qū)中的低銦濃度8。第一阻擋層2包括來(lái)自8%至10%的區(qū)的在第一量子膜3的方向上以階梯狀方式增加的銦濃度。第一量子膜3包括20%的銦濃度。第二阻擋層4和最后阻擋層6不包括銦，而是替代地由氮化鎵形成。第二量子膜5包括在20%的區(qū)中的銦濃度。第二波導(dǎo)層7包括在1%的區(qū)中的低銦濃度。此外，第一波導(dǎo)層1包括在2×10¹⁸/cm³的區(qū)中的電摻雜9。第一阻擋層2具有低電摻雜或者不具有電摻雜。相同的情況適用于第一量子膜3和第二量子膜5。第二阻擋層4包括位于8×10¹⁸/cm³的區(qū)中的電摻雜。由于n側(cè)第一阻擋層2具有用高銦濃度的多步驟配置并且第二阻擋層4和最后阻擋層6由氮化鎵構(gòu)成，所以獲得改進(jìn)的電荷載流子注入。通過(guò)第一阻擋層2中的低至沒(méi)有摻雜和第二阻擋層4中的高電摻雜促進(jìn)了改進(jìn)的電荷載流子分布。此外，通過(guò)第二阻擋層4相比于第一阻擋層和最后阻擋層6的更厚配置促進(jìn)了元件的改進(jìn)的高溫度性質(zhì)。

圖13示出光電元件的另外的實(shí)施例，其中第一波導(dǎo)層1包括在1%的區(qū)中的低銦濃度8并且由氮化銦鎵形成。第一阻擋層2同樣地由氮化銦鎵形成，其中銦含量位于9%的區(qū)中。量子膜3、5均包括氮化銦鎵，其中銦含量位于20%的區(qū)中。第二阻擋層4包括在3至8%的區(qū)中的銦含量8，其中銦含量在第二量子膜5的方向上以階梯狀方式增加。最后阻擋層6包括低銦含量，或者不包括銦含量并且例如由氮化鎵形成。第二波導(dǎo)層7由具有1%的低銦組分的氮化銦鎵形成。第一波導(dǎo)層1包括在5×10¹⁸/cm³的區(qū)中的電摻雜。第一阻擋層2包括在2×10¹⁸/cm³的區(qū)中的電摻雜9。以關(guān)于相對(duì)于第一阻擋層2的中心軸中心對(duì)稱的曲線的形式配置電摻雜9，其中電摻雜在離第一阻擋層2的邊緣區(qū)的設(shè)定距離處落入值0。第一量子膜3和第二量子膜5不包括電摻雜。第二阻擋層4包括位于3×10¹⁸/cm³的區(qū)中的電摻雜。

在描繪的實(shí)施例中，第二阻擋層4的電摻雜同樣地具有用相對(duì)于第二阻擋層4的中心軸中心對(duì)稱進(jìn)行的配置，其中電摻雜9在第二阻擋層4的邊緣區(qū)的方向上并且在到達(dá)邊緣區(qū)之前落入值0。最后阻擋層6和第二波導(dǎo)層7包括低電摻雜或者不包括電摻雜。由于n側(cè)第一阻擋層2包括在9%的區(qū)中的高銦濃度并且第二阻擋層4包括較低銦濃度（其然而在第二量子膜5的方向上用至少一個(gè)步驟或者用多個(gè)步驟增加）并且由于最后阻擋層6由氮化鎵構(gòu)成，所以促進(jìn)了改進(jìn)的電荷載流子注入。此外，在第一阻擋層2的區(qū)中的低電摻雜9或沒(méi)有電摻雜9以及在第二阻擋層4的區(qū)中的較高電摻雜9促進(jìn)改進(jìn)的電荷載流子分布。

圖14示出光電元件的另外的實(shí)施例，其中第一阻擋層2和第二阻擋層4包括在p側(cè)的方向上減少的銦含量8。此外，p側(cè)最后阻擋層6由氮化鎵形成。在描繪的示例性實(shí)施例中，在第一阻擋層2和/或第二阻擋層4之內(nèi)，銦含量在至少一個(gè)步驟中或者在多個(gè)步驟中下降。取決于選擇的實(shí)施例，銦含量也可以在p側(cè)的方向上在阻擋層2、4之內(nèi)連續(xù)地降低。這促進(jìn)改進(jìn)的電荷載流子注入。此外，相比于第二阻擋層4，第一波導(dǎo)層2包括在2×10¹⁸/cm³的區(qū)中的較低電摻雜9。第二阻擋層4包括在6×10¹⁸/cm³的區(qū)中的電摻雜。作為結(jié)果，實(shí)現(xiàn)在量子膜3、5之間的改進(jìn)的電荷載流子分布。銦含量在第一阻擋層2之內(nèi)從12%下降到8%。銦含量在第二阻擋層4之內(nèi)從5%下降到1%或者到0%。第二阻擋層4的電摻雜位于6×10¹⁸/cm³的區(qū)中。第一阻擋層2的電摻雜位于2×10¹⁸/cm³的區(qū)中。

圖15示出光電元件的另外的實(shí)施例，其中在第一阻擋層2之內(nèi)的銦含量8從第一波導(dǎo)層1繼續(xù)在第一量子膜3的方向上連續(xù)增加。銦含量在描繪的示例性實(shí)施例中從2%增加到10%。同時(shí)，電摻雜9在第一阻擋層2之內(nèi)從3×10¹⁸/cm³下降到值0。在描繪的示例性實(shí)施例中，在第二阻擋層4中的銦濃度小于2%，特別地為0%。同樣地，最后阻擋層6中的銦濃度低于2%，特別地為0%。因此，第二阻擋層4和最后阻擋層6優(yōu)選地由氮化鎵形成。第一波導(dǎo)層1的電摻雜位于3×10¹⁸/cm³的區(qū)中。第一量子膜3、第二量子膜5、最后阻擋層6以及第二波導(dǎo)層7的電摻雜位于0的區(qū)中。

取決于選擇的實(shí)施例，銦濃度、鋁濃度、導(dǎo)電性可以在一個(gè)層之內(nèi)以階梯的形式增加或降低或者以連續(xù)曲線的形式增加或降低。

即使通過(guò)優(yōu)選示例性實(shí)施例更緊密地說(shuō)明并且詳細(xì)地描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明不由公開(kāi)的示例限制，并且可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員從其導(dǎo)出其他變化，而不脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。

在示意性圖示中，圖16示出光電元件的另外的實(shí)施例的部分區(qū)段，其在描繪的部分區(qū)段中由半導(dǎo)體材料特別地由ingan或alingan構(gòu)成，所述描繪的部分區(qū)段包括用于產(chǎn)生電磁輻射的有源區(qū)，其中有源區(qū)包括第一波導(dǎo)層1，其中第一阻擋層2鄰接第一波導(dǎo)層1。此外，設(shè)置第二阻擋層4和最后阻擋層6。第一量子膜3被布置在第一阻擋層2與第二阻擋層4之間。第二量子膜5被布置在第二阻擋層4與最后阻擋層6之間。第二波導(dǎo)層7鄰接最后阻擋層6。光電元件的描繪的區(qū)由氮化銦鎵或氮化鎵形成。在描繪的圖中，銦含量8被繪制為隨著元件的厚度的實(shí)線。此外，通過(guò)虛線來(lái)繪制隨著元件的厚度的電摻雜9。第一波導(dǎo)層1被分配到元件的n摻雜側(cè)。第二波導(dǎo)層7被分配到元件的p摻雜側(cè)。在描繪的示例性實(shí)施例中，第一阻擋層2和第二阻擋層4包括在8%的區(qū)中的高銦濃度，其中第一波導(dǎo)層2和第二波導(dǎo)層4的銦濃度具有近似相同的大小。作為結(jié)果，第一阻擋層2和第二阻擋層4包括在導(dǎo)帶與價(jià)帶之間的相對(duì)小的能隙。最后阻擋部6，其構(gòu)成p側(cè)勢(shì)壘，包括更低的銦濃度并且因此包括比第二阻擋層4和/或第一阻擋層2更大的能隙。取決于選擇的實(shí)施例，如在圖16中描繪的最后阻擋層6也可以由氮化鎵構(gòu)成。通過(guò)能隙的這種選擇實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的電荷載流子注入。取決于選擇的實(shí)施例，第二阻擋層4也可以包括比第一阻擋層2更高的銦濃度，那就是說(shuō)包括比第一阻擋層2更小的能隙。這此外實(shí)現(xiàn)電荷載流子的注入中的改進(jìn)。此外，第一波導(dǎo)層1和/或第二波導(dǎo)層7包括銦濃度并且由氮化銦鎵形成。作為結(jié)果，第一波導(dǎo)層1和/或第二波導(dǎo)層7包括比氮化鎵更小的能隙，并且因此可以引起電磁輻射的改進(jìn)波導(dǎo)。在描繪的示例性實(shí)施例中，第一波導(dǎo)層1包括在1×10¹⁸/cm³的區(qū)中的摻雜。第一阻擋層2包括在2×10¹⁸/cm³的區(qū)中的摻雜。第一量子膜3和第二量子膜5基本上未摻雜。第二阻擋層4包括在4×10¹⁸/cm³的區(qū)中的摻雜。最后阻擋層6和第二波導(dǎo)層7未摻雜。

圖17示出光電元件的另外的實(shí)施例的部分區(qū)段，所述光電元件由半導(dǎo)體材料形成，特別地由ingan或alingan形成。元件包括第一波導(dǎo)層1、第一阻擋層2、第一量子膜3、第二阻擋層4、第二量子膜5、最后阻擋層6和第二波導(dǎo)層7的層序列。在描繪的示例性實(shí)施例中，中心阻擋層4，即第二阻擋層4包括比第一阻擋層2或最后阻擋層3更小的能隙。這憑借著銦含量在第二阻擋層4中大于在第一阻擋層2中或在最后阻擋層6中來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，以使得第一阻擋層6包括比最后阻擋層6更小的能隙這樣的方式來(lái)選擇示例性實(shí)施例。這憑借著第一阻擋層2的銦含量大于最后阻擋層6的銦含量來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，第一波導(dǎo)層1和第二波導(dǎo)層7在描繪的示例性實(shí)施例中由氮化銦鎵形成。第一波導(dǎo)層7包括在1%的區(qū)中的銦濃度。第一阻擋層2包括在6%的區(qū)中的銦濃度。第二阻擋層4包括在8%的區(qū)中的銦濃度。第三阻擋層6包括在4%的區(qū)中的銦濃度。第二波導(dǎo)層7包括在1%的區(qū)中的銦濃度。第一量子膜3和第二量子膜5包括在20%的區(qū)中的銦濃度。總而言之，由于在阻擋層2、4、6中的能隙的這種選擇獲得改進(jìn)的注入。此外，憑借著由氮化銦鎵構(gòu)成的波導(dǎo)部來(lái)改進(jìn)波導(dǎo)引導(dǎo)。

第一波導(dǎo)層1包括在1×10¹⁸/cm³的區(qū)中的電摻雜。第一阻擋層2包括在2×10¹⁸/cm³的區(qū)中的摻雜。第二阻擋層4包括在4×10¹⁸/cm³的區(qū)中的摻雜。第一量子膜3、第二量子膜5、最后阻擋層6以及第二波導(dǎo)層7在描繪的示例性實(shí)施例中未摻雜。

圖18示出光電元件的另外的實(shí)施例中的示意性區(qū)段，所述光電元件由半導(dǎo)體材料形成，特別地由ingan或alingan形成。元件包括以下層結(jié)構(gòu)：第一波導(dǎo)層1、第一阻擋層2、第一量子膜3、第二阻擋層4、第二量子膜5、最后阻擋層6和第二波導(dǎo)層7。在描繪的示例性實(shí)施例中，第二阻擋層4包括比第一阻擋層2和最后阻擋層6更小的能隙。第一阻擋層2的能隙和最后阻擋層6的能隙具有近似相等的大小。阻擋層由氮化銦鎵形成，其中第二阻擋層4的銦濃度位于5%的區(qū)中。第一阻擋層2和最后阻擋層6的銦濃度位于4%的區(qū)中。量子膜3、5包括在20%的區(qū)中的銦濃度。量子膜也由氮化銦鎵形成。此外，第一和第二波導(dǎo)層1、7由氮化銦鎵形成，其中銦含量位于1%處。此外，第一波導(dǎo)層1包括在1×10¹⁸/cm³的區(qū)中的摻雜。第一阻擋層2和第二阻擋層4包括在4×10¹⁸/cm³的區(qū)中的摻雜。第一量子膜3、第二量子膜5、最后阻擋層6以及第二波導(dǎo)層7基本上未摻雜。

圖19示出光電元件的另外的實(shí)施例的另外區(qū)段，所述光電元件由半導(dǎo)體材料形成，特別地由ingan或alingan形成。元件包括用于產(chǎn)生電磁輻射的有源區(qū)。此處，元件包括以下層結(jié)構(gòu)：第一波導(dǎo)層1、第一阻擋層2、第一量子膜3、第二阻擋層4、第二量子膜5、最后阻擋層6和第二波導(dǎo)層7。該實(shí)施例的特質(zhì)包括：最后阻擋層6包括比第二阻擋層4更小的能隙。此外，第二阻擋層4包括比第一阻擋層2更小的能隙。在描繪的實(shí)施例中，層結(jié)構(gòu)由具有變化的銦濃度的氮化銦鎵形成。第一波導(dǎo)層1包括1%的銦濃度。第一阻擋層2包括2%的銦濃度。第二阻擋層4包括4%的銦濃度。最后阻擋層6包括6%的銦濃度。第二波導(dǎo)層7包括1%的銦濃度。第一量子膜3和第二量子膜5包括20%的銦濃度。此外，第一波導(dǎo)層1包括在1×10¹⁸/cm³的區(qū)中的摻雜。第一阻擋層2包括在4×10¹⁸/cm³的區(qū)中的摻雜。第二阻擋層2包括在4×10¹⁸/cm³的區(qū)中的摻雜。第一量子膜3、第二量子膜5、最后阻擋層6以及第二波導(dǎo)層7未摻雜。該實(shí)施例也實(shí)現(xiàn)電荷載流子的注入中的改進(jìn)。此外，通過(guò)用氮化銦鎵配置波導(dǎo)層促進(jìn)了改進(jìn)的波導(dǎo)。

阻擋層的能隙可以取決于阻擋層的材料而減少，例如通過(guò)在氮化銦鎵的情況下增加銦濃度或者通過(guò)在用氮化鋁鎵配置的情況下減少鋁濃度。

在圖中描述的示例性實(shí)施例可以由氮化銦鎵材料體系或氮化鋁鎵材料體系或者由氮化鋁銦鎵材料體系來(lái)形成。因此可以取決于針對(duì)阻擋層和波導(dǎo)層的一個(gè)或多個(gè)期望能隙來(lái)設(shè)置銦含量或鋁含量。

針對(duì)摻雜的值和針對(duì)銦含量或能隙的值可以取決于選擇的實(shí)施例而變化。

參考符號(hào)列表

1第一波導(dǎo)層

2第一阻擋層

3第一量子膜

4第二阻擋層

5第二量子膜

6最后阻擋層

7第二波導(dǎo)層

8銦濃度

9摻雜

10另外的第二阻擋層

11第三量子膜。